Устройство дистанционного управления, сопряженное с шиной компьютера

СОДЕРЖАНИЕ 1. ВВЕДЕНИЕ 2. МЕТОДЫ И СИСТЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ. 3. СИСТЕМА ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕДАТЧИКОМ, СОПРЯЖЕННАЯ С ШИНОЙ КОМПЬЮТЕРА IBM PC 1. Системная шина компьютера IBM PC. 2. Схема буферизации. 3. Дешифратор адреса. 4. Приемо-передатчик данных. 5. Регистр команд управления. 6. Исполнительное устройство. 7. Блок электропитания. 8. Работа системы. 4. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ИСТОЧНИКА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ. 1. Исходные данные 2. Расчет силовой части стабилизатора. 3. Расчет выпрямителя и трансформатора. 32 5. КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ УСТРОЙСТВА ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ. 1. Конструктивное исполнение исполнительного устройства ИУ . 2. Конструктивное оформление устройства сопряжения. 6. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С КОМПЬЮТЕРОМ 1. Правила при работе скомпьтером . 2. Подключение исполнительного устройства. 7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 8. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. ВВЕДЕНИЕ Слово компьютер означает вычислитель, то есть устройство для вычислений. Потребность в автоматизации обработки данных, в том числе вычислений, возникла очень давно.

В 1642г. Б. Паскаль изобрел устройство, механически выполняющее сложение чисел, а в 1763 Г. Лейбниц сконструировал арифмометр, позволяющий механически выполнять четыре арифметических операции. Начиная с 19-го века, арифмометры получили очень широкое применение.

Существовала и специальная профессия счетчик-человек, работающий с арифмометром, быстро и точно соблюдающий определенную последовательность инструкций.

Такую последовательность инструкций в последствии стали называть программой. Но многие расчеты производились очень медленно - даже десятки счетчиков должны были работать по несколько недель.

Причина проста - человек выбирающий действия весьма ограничен в скорости. В первой половине 19-го века математик Ч. Беббидж попытался построить универсальное вычислительное устройство - аналитическую машину, которая должна была выполнять вычисления без участия человека. Для этого она должна была уметь исполнять программы, вводимые с помощью перфокарт карт из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстий . и иметь склад для запоминания данных и промежуточных результатов в современной терминологии - память. Бебидж не смог до конца довести работу по созданию Аналитической машины - она оказалась слишком сложная для техники того времени, однако он разработал все основные идеи. В 1943 американец Г. Эйкен с помощью работ Бебиджа на основании техники 20-го века - электромеханических реле - смог построить на предприятии фирмы IBM такую машину под названием МАРК-1 . К тому времени потребность в автоматизации вычислений в том числе для военных нужд - баллистики, криптографии и т.д. стала настолько велика, что над созданием машин типа построенных Эйкеном одновременно работало несколько групп исследователей.

Начиная с 1943 г. Группа специалистов под руководством Джона Мочли в США начала конструировать машину уже на основе электронных ламп, а не реле. Их машина названная ENIAC, работа в 1000 раз быстрее чем МАРК-1, однако для задания ее программы приходилось в течение нескольких часов или даже дней подсоединять нужным образом провода.

Специалисты начали конструировать машину, которая могла бы хранить программу в своей памяти.

Компьютеры 40-х и 50-х годов были очень большими устройствами огромные залы были заставлены шкафами с электронным оборудованием. Все это стоило очень дорого, поэтому компьютеры были доступны только крупным фирмам. Первый шаг к уменьшению размеров компьютеров был сделан с изобретением в 1948 г. транзисторов, которые смогли заменить в компьютерах лампы.

И уже во второй половине 50-х годов появились машины на основе транзисторов. Единственное место где транзисторы не смогли заменить лампы- это блоки памяти, но там вместо ламп стали использовать схемы памяти на магнитных сердечниках. В 1965 г. Фирме Digital Equipment удалось выпустить мини-компьютер размером с холодильник и стоимостью 20.000 . Следующий шаг в миниатюризации компьютеров- изобретение интегральных микросхем или чипов. Затем прогресс компьютеров стал очень стремительным. Вот основные вехи в эволюции современных компьютеров 1978г Intel процессор 8086 1979г Intel процессор 8088 1981г IBM PC с процессором 8088 1984г IBM PC AT с процессором 80286 1985г Microsoft Windows 1988г Intel 80386SX 1989г Intel 486DX 1990г PC с процессором 486DX 25 1992г Intel 486DX2 1993г Intel Pentium 1995г Intel Pentium Pro 1998г процессор Pentium с тактовой частотой 600 Мгц Стремительные темпы компьютеризации всех сторон человеческой деятельности привели к тому, что сегодня компьютеры, и, прежде всего персональные ЭВМ, стали непременным атрибутом самых различных технических комплексов.

Это касается и современных систем управления и сбора данных, контрольно-измерительного и лабораторного оборудования, т.е. любых комплексов, основной задачей которых является обработка и интерпретация информации, поступающей из внешнего мира. Сегодня практически все системы такого рода, за исключением сугубо специализированных систем, построенных на основе специализированных процессоров, оснащены персональными компьютерами на процессорах ведущих мировых производителей, в том числе и Intel. В результате, перед разработчиками и пользователями любой подобной системы встает задача адекватной стыковки устройств, которые воспринимают информацию из внешнего мира датчиков различного типа, с персональным компьютером, являющимся центральным узлом такой системы.

Компьютер выполняет задачи координации работы системы, обработки поступающей информации и выдачи ее пользователю в наиболее удобной для него форме. 2.

МЕТОДЫ И СИСТЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ

Сначала с ДП в РПДУ посылается адрес и текст подготовленной команды. Таким образом, выбор для управления требуемого РПДУ осуществляется в н... 3. В формирователе кодовых сигналов ФКС для повышения помехоустойчивости ... 4.

Системная шина компьютера IBM PC

На рис. Сигналы для этих линий формируются либо процессором, либо контроллером... D0-D7. Частота сигнала CLOCK равна одной трети частоты задающего генератора 4... Схема системной шины ISA Рис.

Схема буферизации

Схема буферизации. В связи с тем, что нагрузочная способность шины ограничена, необходимо подключать к ней устройства через схемы буферизации. В данном устройстве в качестве буферных элементов используются шинные формирователи КР1533АП5 два четырехканальных формирователя с тремя состояниями на выходе с инверсным управлением. Всего для буферизации разрядов А0 - А9 адресной шины и требуемых управляющих сигналов используется две микросхемы. 3.3.

Дешифратор адреса

Дешифратор адреса. Схема дешифрации адреса портов ввода - вывода спрое... Ввод-вывод, управляемый подпрограммой обработки прерываний. 3. Ввод-вывод, управляемый аппаратными средствами ПДП . 3.4.

Приемо-передатчик данных

Исполнительное устройство - это блок реле, который непосредственно упр... 3.7. . Регистр команд управления. Регистр команд управления объединяет три по... 3.5.

Блок электропитания

Исполнительное устройство питается от автономного источника электропит... Стабилизированный источник питания вырабатывает два выходных напряжени... Процессор по заданной программе в определенные моменты времени обращае... Таким образом, настроив программу управления, можно запрограммировать ... 6.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ИСТОЧНИКА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ИСТОЧНИКА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ . 4.1.

Исходные данные

Номинальное значение выходного напряжения стабилизатора Uвых 12 В 5. Пределы регулировки выходного напряжения стабилизатора Uвых.мин 11,94 ... Максимальный и минимальный токи нагрузки стабилизатора Iн.мин 0,95 А, ... Внутреннее сопротивление стабилизатора ri 0,01 Ом 9. 4.2.

Расчет силовой части стабилизатора

4.2.18. таблицу 3 R9 11,94-9 3 10-3 980 Ом Принимаем R9 1кОМ 4.2.19. макс 30 бмин 6,75 12,06 0,56 бмакс Uст.макс Uвых. 4.2.26. Определим амплитуду пульсации выходного напряжения стабилизатора Uвыхm...

Расчет выпрямителя и трансформатора

ср, А Iпр. ср Iпр.ср 55 rпр 1 0,525 1,9 Ом Определяем активное сопротивление тран... ср макс 1,1 А Обратное напряжение на диодах Uобр, В Uобр 1,41 BL U0 ма... Из графика на рисунке 2.21 см. Определим амплитуду первой гармоники выпрямленного напряжения U0m1 ,В ...

КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ УСТРОЙСТВА ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ

КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ УСТРОЙСТВА ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ . 5.1.

Конструктивное исполнение исполнительного устройства ИУ

Конструктивное исполнение исполнительного устройства ИУ. ИУ размещено на печатной плате с двусторонним монтажом. На плате разме... ИУ имеет настольное оформление. Размещено в монтажном корпусе, имеющем... . 5.2.

Конструктивное оформление устройства сопряжения.

Устройство сопряжения выполнено на макетной плате, которая вставляется в стандартный слот компьютера IBM PC. Устройство управления размещается на макетной плате, которая вставляется в слот расширения PC. В качестве элементов макетной платы используем микросхемы серии КР1533. Это маломощные быстродействующие интегральные микросхемы, предназначенные для организации высокоскоростного обмена и обработки информации, временного и электрического согласования сигналов в вычислительных системах.

Микросхемы серии КР1533 по сравнению с известными сериями логических ТТЛ микросхем обладают минимальным значением произведения быстродействия на рассеиваемую мощность.

Зарубежный аналог- серия SN74ALSxxxx фирмы Texas Instruments США . Микросхемы изготавливаются по усовершенствованной эпитаксиально - планарной технологии с диодами Шотки. На плате расположены цепочки гнезд, в них впаяны разъемы под микросхемы.

Все соединения выполнены монтажным проводом.

Такой способ изготовления обеспечивает быстрый и точный монтаж, особенно все эти преимущества ощутимы, если изготавливается всего одна или две платы, при большем количестве рациональнее использовать печатные платы.

С внешней торцевой стороны платы располагается разъем DIP-8, для соединения с исполнительным устройством.

Питание платы осуществляется от источника питания компьютера.

Особенности питания макетной платы.

Обычно источники питания способны выдавать на платы установленные в слоты расширения 4А. Если во все слоты системной шины вставить специализированные платы, то ток потребляемый одной шиной соответственно уменьшится в n-количество раз, где n- количество плат. Поскольку у цифровых систем потребность в мощности изменяется в очень широких пределах и часто зависит от особенностей операции, выполняющейся за очень короткое время, в цепях питания следует вводить конденсаторную развязку, для удовлетворения краткосрочных потребностей в такой мощности.

Благодаря этому мгновенная мощность необходимой величины не должна будет поступать непосредственно от системного источника питания.

Для компенсации значительных по амплитуде низкочастотных колебаний мощности используются монолитные конденсаторы емкостью от 10 до 50 мкФ.

ВВЕДЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ конденсаторной развязки в шину питания с напряжением 5В имеет исключительно большое значение, поскольку в стандартных конфигурациях именно от этой шины будет, потребляться наибольший ток. В случае работы на высоких частотах и при меньшей переходной мощности следует использовать керамические конденсаторы с номиналами 10-100 нФ. Эти конденсаторы обычно включаются между земляным выводом и выводом питания таких схем с большими переходными характеристиками, как ТТЛ ИС, шинные формирователи и приемопередатчики, БИС и приборы с высокой скоростью переключения.

Нагрузочная и управляющая способность системной шины. При подключении устройства к системной шине необходимо учитывать ее нагрузочную и управляющую способность.

Что касается выходных сигналов шины, то шинный формирователь должен обеспечивать ток, достаточный для управления системой пользователя.

В случае входных сигналов шины подключаемая к ней система пользователя должна обладать способностью, управлять системной шиной.

Как правило, нужно производить расчет нагрузки, чтобы получить ее точное значение для конкретного устройства.

На практике, однако, для этого пользуются несколькими полезными эмпирическими правилами. 1. Нельзя подключать n-канальные МОП БИС непосредственно к системной шине. В типичном случае эти ИС обладают малой нагрузочной способностью и не выдерживают воздействия отрицательных выбросов, которые могут появляться на шине. 2. Не следует нагружать никакую сигнальную линию более чем двумя ТТЛ БИС. 3. Нельзя делать сигнальные линии шины на макетной плате чрезмерно длинными, так как при этом в их эквивалентную нагрузку будет вводиться избыточная емкостная составляющая, что приведет к искажению шинных сигналов и их запаздыванию.

Следовательно, вблизи шинных соединителей необходимо устанавливать схемы сигнальных буферов. 6.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С КОМПЬЮТЕРОМ

Перед первым включением компьютера следует проверить, соответствует ли... За это время можно, во всяком случае, полностью завершить ведущиеся на... Повернуть монитор таким образом, чтобы вы смотрели на экран под прямым... Если монитор установлен так, что от экрана отсвечивают блики, не порти... Она предназначена для коммутации цепей постоянного тока 7.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ . Используя данный метод дистанционного управления можно избавиться от ряда недостатков других методов управления описанных в разделе 2.1 Достоинства данного метода следующие 1. Для питания устройства сопряжения не требуется отдельного источника питания. 2. Скорость обработки команд управления высока настолько, насколько позволяет это сделать компьютер.

Для увеличения этой скорости достаточно лишь частично модернизировать компьютер, ничего не изобретая и не изготавливая. Таким образом, можно значительно сэкономить время при модернизации устройства. 3. Такое устройство ДУ практически не нуждается в постоянном обслуживании. 4. Так как схема сопряжения находится в системном блоке компьютера то вся площадь, занимаемая устройством ДУ - это размеры исполнительного устройства. 5. Надежность схемы достаточно большая и определяется в основном надежностью аналоговых элементов исполнительного устройства. 6. Возможность интеграции программы управления в стандартную программу Windows Outlook позволяет управлять нужными параметрами передатчика в нужное время, без участия оператора ЭВМ. Данная система предусматривает 24 независимых команды управления, хотя для работы передатчика HF1000, необходимо только 4. Остальные команды предусмотрены, в соответствии с техническим заданием, для дальнейшей модернизации системы.

Предполагается, что система будет управлять еще несколькими устройствами, входящими в состав радиопередающего комплекса.

Кроме того, поскольку изначально в системе заложена возможность сбора информации и передачи ее в компьютер для дальнейшей обработки, предполагается реализовать на ее базе систему оперативного контроля параметров передатчика выходная и отраженная мощность, температура выходных транзисторов, значения девиации частоты, напряжения источников питания и др. 8.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Под редакцией У. Томпкинса и Дж. Уэбстера.

Сопряжение датчиков и устройств ввода данных с компьютерами IBM PC М. Мир, 1992. 2. Китаев В.Е. Расчет источников электропитания устройств связи -М. Связь,1979. 3. Под редакцией Конева Г.М. Источники вторичного электропитания М. Радио и связь, 1990. 4. Лихачев В.Д. Практические схемы на операционных усилителях- М. ДОСААФ,1981. 5. Бахметьев А.А Колосов С. О. Справочник Операционные усилители М. ДОДЕКА,1994. 6. Фигурнов В.Э.IBM PC для пользователя М. ИНФРА-М,1995. 7. Зайцев А.А Миркин А.И. Справочник Транзисторы средней и большой мощности М. Радио и связь, 1994. 8. Иванов В.И Аксенов А.И. Справочник Полупроводниковые оптоэлектронные приборы М. Энергоатомиздат,1989. 9. Игловский И.Г Владимиров Г.В. Справочник Слаботочные электрические реле. -Л. Энергоатомиздат,1984.